基于倾角传感器的倾角测量系统设计

2012-11-08 11:23:23来源: 21ic
引言
    目前,业内对倾角的测量多是基于MEMS的加速度传感器,SCA100T是由芬兰VTI公司推出,采用三维MEMS技术开发的一款高精度双轴倾角传感器,可同时测量相对于水平面的倾斜和俯仰角度,具有温度补偿功能。本文以塔式起重机为应用背景,采用SCA100T倾角传感器实时采集倾斜信息,检测塔式起重机支撑架的平衡性能,避免由于其过度倾斜而引发事故。以SCA100T为基础设计了一款小巧、灵敏度高的倾角测量系统,分析了SCA100T倾角传感器测角的原理,给出了系统各个模块的软硬件设计方法,同时提供了两种具有可扩展性的应用方法。

1 整体设计
   
图1所示为本系统的整体结构框图。该系统采用ATmega8单片机控制SCA100T倾角传感器实时检测平台的倾角变化,将传感器输出的数字量进行换算后,转换为实际的倾角值。用户可以根据需要设置警界倾角值和预定平台水平位置,倾角信息可通过LCD实时显示或通过串口输出到上层控制器中。当倾角信息超过预置的警界倾角值时,系统开始报警,表现为蜂鸣器报警和LED灯闪烁。

b.JPG


    系统根据输出方式的不同分为两种应用方式:一种是作为独立系统使用,固定在待测平台上;另一种是将该系统作为一个倾角采集模块,挂接在其他电路中使用。前者采用LCD1602实时显示倾角信息,采用串口超级终端预设倾角警界值和水平位置;后者通过串口输出倾角信息,允许软件编程通过发送串口命令进行配置。配置信息均保存在ATmega8单片机内部的EEPROM中。

2 倾角测量原理
   
本文选用的SCA100T的测量范围为±30°,其内部包含硅电容感应元件、EEPROM存储器、信号调理电路、A/D转换器、温度传感器和SPI传输接口等,SCA100T功能框图如图2所示。该传感器具有X、Y两个通道,分别用来测量倾斜和俯仰的加速度,每个通道具有自测试系统,可内部产生一个静电力来校验全部的信号通道。信号输出有SPI数字信号输出和模拟电压信号输出两种方式,同时可输出温度信息进行温度补偿。

c.JPG


    SCA100T的测角原理为:通过测量静态重力加速度的变化,将其转换成倾角变化。SCA100T的硅电容感应元件由3层硅片构成,形成立体结构,当发生倾斜时,中间质量片会倾向某一侧,从而使两侧的电容发生变化。通过电压值可反映相应的加速度值,进而可计算角度值。图3所示分别为X轴与Y轴的倾角变化情况(X/Y是从倾斜方向来划分的),以X轴为例,其加速度值与重力加速度之间的关系为:
    Ax=g·sina→α=arcsin(Ax/g)
    其中,Ax表示X轴测出的加速度值,g表示重力加速度值,α为X轴倾角。

d.JPG

[1] [2] [3]

关键字:倾角传感器  倾角测量系统  SCA100T

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/1108/article_6276.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
倾角传感器
倾角测量系统
SCA100T

小广播

独家专题更多

TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved